多品種、小批量（HMLV）混線自動化生產
自動化可變量批次生產
以我們的經驗而言，對數控機床自動化最常見的誤解就是認為生產批量太小，無法自動化。大多數制造企業都意識到了在大規模生產的環境下，實現自動化的必要性和優勢。但是，很多生產企業都不知道在多品種、小批量生產中，靈活的自動化解決方案擁有巨大潛力。多品種、小批量生產也稱為變量批次生產，其特點是工件的年產量從一件到幾千件不等。
本頁面介紹了什么是多品種、小批量生產，為什么會產生這種生產形式，以及其背后的推動力。另外，通過三個案例，詳述如何實現多品種、小批量生產自動化，實現生產靈活性和盈利能力。
我們從金屬加工制造方面探討這一問題，主要關注于加工工藝和輔助工序。如需詳細了解，請閱讀數控自動化最佳實踐頁面 ，或直接跳轉到我們的指南頁面：
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將自動化與生產相結合
要了解多品種、小批量自動化，我們首先來回顧一下三種典型生產情形，以及自動化在這三種情形下是如何應用的。工業制造通常分為以下三類情形：
- 大批量生產，年產量幾十萬件至幾百萬件、種類非常少或完全沒有變化的單個工件；
- 變量多品種、中/小批量生產-單個工件年產量從一件到幾萬件；
- 非常零散（一次性）的、批量非常小的、無重復性的生產。
以下圖表展示了上述三類生產情形，以及這三種生產情形和與之適合的自動化解決方案之間的聯系。圖表包含兩個維度：工件品種和產量。
絕大多數工業機械制造屬于藍色區域的類別，特點是按訂單生產（MTO）。?工件之間差異很大，因此稱為多品種、小批量（HMLV）。典型的例子是在工業機械制造中的分包商，例如對生產靈活性要求較高的 Kempf CNC Technik or Allmatic。這類生產通常使用柔性自動化解決方案。
在大批量生產中，工件沒有變化，生產節拍通常較短，很少有意外發生（例如需要優先生產的緊急訂單）。汽車零部件的制造大多數時候就屬于這類生產。這種生產通常用“流水線”自動化進行，在穩定的環境中實現高效生產。
從自動化的角度來看，第三類（零散的一次性生產）可能很難實現自動化，但是這要根據具體情況而定。決定自動化的最大因素是所有工件的總量、實際尺寸的變化及對質量和生產周期的要求。這一類別包括特殊配件和用于研發或測試的特殊工件的生產。
針對“多品種、高批量”類生產，可以使用專用自動化生產線；如果是多品種、中批量生產的類別，使用柔性自動化生產更加合適。
什么是多品種、小批量生產？
多品種、小批量意味生產多種不同工件，且每種工件的數量相對較少。在實際生產中，每種工件的年產量從一件到數千件不等，有時可多達數萬件。在生產中使用（數控）加工工序的各種機械制造和分包產業中，這種生產情形非常典型。
在分包商或產品所有者的產品系列中，很有可能出現幾千種不同部件。平均批量從一件到數百件不等。不僅要注意單個批次部件的數量，還要重視不同批次的重復頻率，這一點是非常重要的，因為這決定了對加工能力的總需求。
一般情況下，多品種、小批量生產出現的原因是對每種工件的需求不固定、零散出現，且數量較少或中等。考慮到產品不同種類的數量和按訂單型生產（MTO）的生產策略，其生產一定是多品種，不同批量的生產模式。
例如，下圖是深圳桑特液壓在多品種、小批量生產環境中制造的閥組。點擊這里了解自動化是如何給這家公司提供幫助的。
什么推動了混線小批量生產的發展？
在本質上復雜、混亂和變化的生產環境中，需要效率、靈活性和管控，這是推動可盈利多品種、小批量生產的關鍵動力。?我們認為，至少有六種主要動力推動了可盈利和靈活的多品種、小批量生產的發展：
- 產品種類多和定制化需求:工業產品變得越來越復雜，定制化程度越來越高。投入生產的工件的生命周期也越來越短，存在更多的不確定性;
- 依據Fastems的市場經驗，生產周期的壓力越來越大。推動自動化發展的一種主要動力就是縮短供貨期、生產更可靠、更靈活;
- 市場的持續變化意味著生產需要有能力快速適應需求波動或訂單變化;
- 較短的計劃周期意味著生產廠家或產品所有者可能不知道下個月以后要生產什么。這也是上述三種推動力的一種表現;
- 對質量和可追蹤性的要求變得更高;
- 不斷降低成本和減少資金長期投入的壓力一直存在，要求企業找到新的途徑來提高生產收益，高效使用資金。
如何實現多品種、小批量生產自動化？
以下圖表是 基于我們四十年的自動化經驗建立的，主要總結了如何實現可盈利的多品種、小批量生產，描述了產生多品種、小批量生產需求的因素。重要的是，要考慮整體生產組合，不要只注意單獨一種或幾種工件并設法優化生產，因為這樣無法解決整個工廠的問題。也就是說，多品種、小批量生產需要更多層面的解決方案，而不是單獨一種工件的解決方案。
實現多品種、小批量生產自動化的四個步驟：
- 將需要加工有相對類似的不同工件集中在一起考量，選擇適合加工這些工件的通用型機床。我們的建議是購買少量的高端通用性設備。例如，使用正確的夾具設計，一臺4軸銑床可以完成三臺3軸機床的工作量;
- 將關注點放在持續增加部件價值上,建立可復制、高質量的穩定生產工序;
- 讓所有適用自動化的生產步驟都實現自動化。關于可實現自動化的步驟，點擊這里了解更多內容，這些步驟包含主要加工工序和輔助性工序，如去毛刺、表面處理、打標等。有時侯， 實現刀具管理自動化能夠帶來巨大收益。
- 使用Fastems MMS智能軟件，實現生產規劃和資源管理復雜流程的自動化。Fastems MMS軟件能夠提供持續更新的生產計劃，對生產資源進行前瞻性檢查，從而延長自動生產的工作時間。
因此，柔性自動化可以在多品種、小批量生產情形中實現精益生產，及根據訂單驅動生產：不限于批量規模、在制品和存貨減少，生產周期縮短，，優化生產，從而使整體生產更符合當前需求。
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